最近十幾年，中國的機械制造業(yè)發(fā)展迅猛，機械產(chǎn)品的出口大幅增長，質(zhì)量也越來越好。但是客觀地說，中國機械產(chǎn)品的設(shè)計水平及其信息化程度仍然有待提高，特別是產(chǎn)品的抗疲勞設(shè)計水平較低，直接影響了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)能力以及產(chǎn)品質(zhì)量。我在這里主要是想給大家介紹一下二種典型的抗疲勞設(shè)計思路，一種是目前在國內(nèi)廣泛使用的傳統(tǒng)耐久策略，另一種是最近才發(fā)展的，已經(jīng)在一些世界著名企業(yè)得到廣泛應(yīng)用的一體化抗疲勞解決方案。通過分析對比讓大家對一體化抗疲勞設(shè)計解決方案的先進性有一個初步的認識。
}Hxd*S NH<5 *I/ 首先，我談一談什么是
金屬疲勞。金屬疲勞實際上是導致機械產(chǎn)品失效的一個主要原因。一般說來，金屬材料只要受到動載荷，經(jīng)過一定的時間它就會產(chǎn)生裂紋，裂紋可能繼續(xù)擴展，并最終導致構(gòu)件的斷裂。所以，機械產(chǎn)品的設(shè)計一般需要考慮疲勞，既要防止由于疲勞引起的失效，同時也要避免過頭的設(shè)計，這樣才能堤高產(chǎn)品的競爭力。
elFtBnL' viMzR(J U 既然金屬有疲勞問題，那機械產(chǎn)品在開發(fā)過程中是怎么考慮的呢？我對此作了一些調(diào)查，傳統(tǒng)的思路是：先構(gòu)思新產(chǎn)品方案；按照企業(yè)內(nèi)部或行業(yè)規(guī)定做出設(shè)計，這些規(guī)定大多數(shù)并不考慮實際的動載荷，不要求進行疲勞壽命計算；設(shè)計完成后，制造出若干樣機；然后按照規(guī)定對樣機進行疲勞試驗，例如，汽車要做試車場考核試驗，飛機要做全尺寸結(jié)構(gòu)疲勞試驗；如果試驗結(jié)果符合規(guī)定，那么就認為產(chǎn)品合格，否則需要重新修改設(shè)計，重新制造樣機，重新試驗直至通過�？梢韵胂螅捎谄谠囼灧浅：臅r，這種基于試驗的產(chǎn)品開發(fā)將會非常的費時和費錢，并且一旦試驗出了問題，修改設(shè)計也是盲目的。另外，即使通過了試驗，也可能不知道為什么能通過。有時候甚至會發(fā)生試驗通過的產(chǎn)品在實際使用時仍然出現(xiàn)嚴重的問題。可是，大多數(shù)中國的企業(yè)目前都在采用這樣一種設(shè)計思路，據(jù)我所知，疲勞問題實際上正在困擾著國內(nèi)的一些企業(yè)。
YtfVD7m UmclTGn 那么，有沒有更好的辦法呢？英國nCode 國際有限公司是世界上一家著名的疲勞技術(shù)公司，最近十幾年在全球倡導推廣一體化抗疲勞設(shè)計理念，已開發(fā)出全套的技術(shù)解決方案和軟件產(chǎn)品。一體化抗疲勞解決方案實際上是和計算機、有限元以及數(shù)據(jù)采集和信號處理等技術(shù)一起發(fā)展起來的，由于篇幅的關(guān)系，我在這里只能給大家歸納一下它的一些主要特點，較詳細的描述可參閱《中國機械工程》1998 年第11 期中的現(xiàn)代疲勞設(shè)計工程應(yīng)用技術(shù)專輯。這些主要特點有：1，以壽命為設(shè)計目標；2，全方位調(diào)查用戶用途及使用環(huán)境，盡量獲取壽命設(shè)計所需的實際動載荷；3，在設(shè)計階段進行廣泛的“虛擬”分析，應(yīng)用疲勞理論進行壽命優(yōu)化分析設(shè)計；4，試驗只對“好”的設(shè)計進行；5，用試驗關(guān)聯(lián)驗證理論，用理論指導試驗，兩者互相配合取得信心；6，企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)采集、實驗室模擬及分析設(shè)計各部門互相配合，進行數(shù)據(jù)流、信息流一體化管理。一些世界著名的汽車公司和飛機公司目前大多采用這種一體化解決方案，實踐證明，它能幫助企業(yè)大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、提高企業(yè)的市場競爭力。
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